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Mechanisches Stufen- und Wendegetriebe für Traktionszwecke Die Erfindung betrifft mechanische Stufen- und Wendegetriebe für Traktionszwecke, insbesondere zum Antrieb einer Lokomotive durch eine Verbrennungsturbine. Ihr Ziel ist, ein Getriebe für diesen Zweck zu schaffen, das die für die vorkommenden Leistungen notwendige Robustheit aufweist, einen ruhigen Gang auch während des Schaltens und höchste Verlässlichkeit im Betriebe besitzt. i Es sind Getriebe der eingangs erwähnten Art bekannt, die mit zwei Vorgelegewellen versehen sind, die durch zwei in stetem Eingriff befindliche Zahnräder gegenläufig angetrieben und über ausrückbare Kupplungen mit einem dieser Zahnräder kuppelbar sind, wobei die auf den Vorgelegewellen lose drehbar sitzenden Stufenzahnräder mittels Schiebekupplungen mit ihrer Welle kuppelbar sind.
Gemäss der Erfindung ist ein solches Getriebe dadurch gekennzeichnet, dass alle auf der Hauptvorgelegewelle und auf der mit gleicher Drehzahl im Gegensinne antreibbaren Reversiervorgelegewelle sitzenden Stufenräder mit den Gegenrädern der Entnahmewelle in ständigem Eingriff sind, wobei sich die Entnahmewelle über Zahnräder im ständigen Eingriff mit der Getriebe-Ausgangswelle, auf der die Kardangelenke sitzen, befindet, und dass in an sich bekannter Weise die Zahnräder mittels auf ihren Nabenschultern sitzender Wälzlager in den die Ölbäder für die Zahnrader enthaltenden Zwischenwänden des Getriebegehäuses gelagert sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass jedem in an sich bekannter Weise beidseits vorzugsweise abgeschrägte Kupplungsklauen tragenden Stufenrad zwei beim Schalten gleichzeitig einbzw. ausrückbare, mit Klauen versehene, verschiebbare Kupplungsteile zugeordnet sind, wobei jeweils die zwischen zweiStufenrädern befindlichen verschiebbaren Kupplungsteile in ebenfalls an sich bekannter Weise ein einziges Stück bilden.
Durch diese Anordnungen ergibt sich ein äusserst robustes und betriebssicheres Getriebe, dessen Vorgelegewelle unmittelbar mit der Verbrennungsturbine verbunden werden kann, wobei die Synchronisierung durch Regulieren der Turbinendrehzahl unter Hinzuziehung einer Hilfsradbremse erfolgt, und die Nutzleistung durch Einstellung der Menge der Treibgase festgelegt wird. Durch die besondere Ausbildung der Kupplungen wird ein vollkommener Ausgleich der EinrUckkräfte und der zusätzlichen Kraftmomente beim Schalten erreicht und das Ausspringen eines Ganges zuverlässig vermieden.
Ein Ausführungsbeispiel des mechanischen Getriebes gemäss der Erfindung ist in den Zeichnungen veranschaulich, u. zw. zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Anordnung des eigentlichen mechanischen Übersetzungsgehäuses im Längsschnitt, Fig. 2 im Kreuzriss, Fig. 3 einen Teil davon im Grundriss und im Schnitt, Fig. 4 zeigt schematisch die einen Voreileffekt aufweisenden Zahnkupplungen vor dem Einschalten und Fig. 5 nach dem Einschalten der Kupplung.
Das Getriebegehäuse gemäss der Erfindung besteht im wesentlichen aus drei Teilen : dem Gehäuse der Bandbremse I, dem eigentlichen Getriebegehäuse Il und dem Verteilergehäuse III, von welchem der Antrieb durch Kardangelenke 25 entnommen wird.
Der Teil I enthält eine Bandbremse 4, die bereits oben erwähnt wurde. Diese Bremse weist eine übliche Ausführung auf und ist zum Anschluss an einen Servomotor angepasst, durch welchen sie betätigt wird.
Das eigentliche Getriebegehäuse II ist als Reversiergetriebe der Vorgelegetype ausgestaltet und für gleiche Übersetzungsverhältnisse beim Vorwärts-sowie Rückwärtsgang ausgebildet. Im Oberteil des Gehäuses sind zwei Wellen gelagert (Fig. 2), u. zw. die Hauptvorgelegewelle 8 und die Reversiervorgelege-
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welle 9. An den Wellen 8 und 9 sind die Geschwindigkeitsstufenräder 14,15, 16 und 17,18, 19 drehbar gelagert, die mit diesen Wellen durch Klauenkupplungen gekuppelt werden können, wie im weiteren noch erläutert wird. Gegenüber den Wellen 8 und 9 ist eine Abnahmewelle 26 angeordnet, die fest aufge- keilte Räder 20,21, 22 trägt, welche mit den Geschwindigkeitsstufenrädern 14, 15, 16 und 17,18,
19 der Wellen 8 und 9 kammen.
Von der Abnahmewelle 26 wird das Drehmoment durch ein Zahnradpaar
23, 24 auf eine Steuerwelle 27 übertragen, welch letztere mit Kardangelenken 25 versehen ist.
Die Hauptvorgelegewelle 8 wird durch eine Klauenkupplung 11 mit der Antriebswelle 28 verbunden, auf der die feste Flanschkupplung 2 der nicht dargestellten Turbine aufgekeilt ist.
Die Reversiervorgelegewelle 9 (Fig. 3) wird durch zwei gleiche Zahnräder 10 und 12 angetrieben, die in stetem Eingriff stehen, und wird mittels einer Klauenkupplung 13 mit der Turbinenwelle gekuppelt.
Die Räder 10 und 12 sind in Wälzlagern 29 und 30 bzw. 31 und 32 gelagert, die sich in Querwänden 33, 34 des Getriebegehäuses 35 befinden. Diese Querwände versteifen einerseits den Getriebegehäusekör- per 35, anderseits bilden sie eine Kammer 36 für das Ölbad des Getriebes 10,12.
Das Vorderende der Hauptvorgelegewelle 8 wird durch ein Wälzlager 37 in der Nabe des Zahnrades 10 getragen. In ähnlicher Weise ist auch die Welle 9 des Reversiervorgeleges in einem Lager 38 der Nabe des
Zahnrades 12 gelagert (Fig. 3).
Die einzelnen Geschwindigkeitsstufen, die aus den Zahnrädern 14,17, 20 für die erste Stufe, 15,
18,21 für die zweite-Stufe und 16,19, 22 für die dritte Stufe bestehen, sind gleichfalls in selbständigen abgetrennten Kammern 39, 40 und 41 gelagert, welch letztere durch doppelte Querwände 42, 43, 44 und 45,46, 47 gebildet sind. Diese Querwände versteifen in geeigneter Weise den Getriebegehäusekörper 35, um den übertragenen Drehmomenten Stand zu halten. Gleichzeitig bilden diese Kammern 39, 40 und 41 selbständige Räume für ein Ölbad für jedes Getriebe der einzelnen Geschwindigkeitsstufen.
In den Querwänden 42-47 sind Wälzlager eingebaut, in welchen die Zahnräder 14 - 22 aller Geschwindigkeitsstufen mit ihren Naben gelagert sind. Diese Lagerung ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass die Nabe jedes Zahnrades in zwei Lagern an beiden Seiten gelagert ist. (Z. B. die Nabe des Zahnrades 21 in den Lagern 48 und 49.) Die Lagerung der Geschwindigkeitsstufenräder erfolgt auf diese Weisein nächster Nähe ihres Eingriffes, wodurch Biegungsmomente an den entsprechenden Wellen 8,9 und 26 nahezu ausgeschlossen sind.
Vorteilhafterweise weisen gemäss der Erfindung die Einrück-Klauenkupplungen einen Voreileffekt für die einzelnen Geschwindigkeitsstufen auf. So ist z. B. das Zahnrad 15 der zweiten Geschwindigkeitsstufe an beiden Seiten in an sich bekannter Weise mit Klauen 50 und 51 versehen, in welche beim Schalten gleichzeitig von beiden Seiten die Klauen 52 und 53 der verschiebbaren Teile 54 und 55 der Klauenkupplung eingerückt werden. Die beiderseitige Anordnung der Klauenkupplung ist mit Rücksicht auf die Grösse der zu übertragenden Momente und Winkelgeschwindigkeiten gewählt. Durch das gleichzeitige Einrücken der Klauenkupplungen von beiden Seiten wird zugleich das Aufheben der resultierenden axialen Einrückkraft erreicht. Dadurch wird schliesslich auch der spez.
Druck in den Auflageflächen der Klauen beim Übertragen von grossen Drehmomenten verringert, wobei die Gefahr des Herausspringens der Geschwindigkeitsstufe infolge der Deformation der Welle und des Spieles in der Lagerung der Klauen an den Wellen beseitigt ist. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Pfeilzahnrädern, bei welchen das Schalten nur mit Klauenkupplungen durchgeführt werden kann, von grosser Bedeutung. In ähnlicher Weise sind auch die Einrück-Klauenkupplungen für die übrigen Geschwindigkeitsstufen ausgeführt.
Fig. 4 und 5 veranschaulichen schematisch das Einrücken der einen Voreileffekt aufweisenden Klauenkupplungen. Diese an sich bekannte Anordnung beruht darauf, dass die Stirnflächen der Klauen etwas abgeschrägt sind. Fig. 5 zeigt z. B. die Klauen 52 und 50 (vergrössert) vor dem Einrücken und Fig. 6 nach dem Einrücken der Klauenkupplung. Beim Einrücken der Kupplung gleiten zu Beginn die abgeschräg- ten Stirnflächen aufeinander, wodurch die Synchronisierung der Umlaufzahlen der beiden zu verbindenden Teile selbsttätig unterstützt wird.
Die verschiebbaren Teile der Klauenkupplungen (z. B. der verschiebbare Teil der Klauenkupplung 54) besitzen an beiden Seiten in bekannter Weise angeordnete Klauen, z. B. 53 und 56 für den Teil 54 u. zw. derart, dass die Klauen 53 beim Schalten der zweiten Geschwindigkeitsstufe in die Klauen 51 des Zahnrades 15, oder umgekehrt beim Schalten der ersten Geschwindigkeitsstufe die Klauen 56 in die Klauen 57 des Zahnrades 14 eingerückt werden.
Bei dem Verteilergehäuse ni mit dem Getriebe 23 und 24 - von einer ansonsten üblichen Anordnung - wird gleichfalls die vorteilhafte beiderseitige Lagerung der Naben der Zahnräder 23,24 ausgenützt. Auch hier sind die Wände des Verteilergehäuses 58 und 59 derart angeordnet, dass sie einerseits zur beiderseitigen Lagerung der Naben der Zahnräder 23 und 24 in der Nähe ihres Eingriffes dienen und ander-
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seits eine geschlossene Kammer 60 für das Ölbad dieses Getriebes bilden.
In der beschriebenen konstruktiven Anordnung des erfindungsgemässen Getriebegehäuses werden also die folgenden wichtigen prinzipiellen Elemente angewendet :
1. Beiderseitige Lagerung jedes einzelnen Zahnrades, welche die Biegungsbeanspruchung der Wellen auf ein praktisch vemachlässigbares Minimum beschränkt.
2. Einschaltung der in Eingriff befindlichen Zahnräder mittels Kupplungen von beiden Seiten, wodurch eine resultierende axiale Beanspruchung des Rades bei seiner Schaltung in den Eingriff ausgeschlossen wird.
3. Jedes Getriebe ist in einer separaten Kammer mit einem selbständigen Ölbad angeordnet ; dadurch wird eine vollkommene Schmierung jedes Getriebes bei einem verhältnismässig geringen Inhalt und dadurch verhältnismässig geringem Schmierölverbrauch gewährleistet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mechanisches Stufen-und Wendegetriebe für Traktionszwecke, insbesondere zum Antrieb einer Lokomotive durch eine Verbrennungsturbine, das mit zwei Vorgelegewellen versehen ist, die durch zwei in stetem Eingriffe befindliche Zahnräder gegenläufig angetrieben und über ausrückbare Kupplungen mit einem dieser Zahnräder kuppelbar sind, wobei die auf den Vorgelegewellen lose drehbar sitzenden Stufenzahnräder mittels Schiebekupplungen mit ihrer Welle kuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass alle auf der Hauptvorgelegewelle (8) und auf der mit gleicher Drehzahl im Gegensinne antreibbaren Reversiervorgelegewelle (9) sitzenden Stufenräder (14,15, 16 bzw.
17,18, 19) mit den Gegenrädern (20, 21,22) der Entnahmewelle (26) in ständigem Eingriff sind, wobei sich die Entnahmewelle (26) über Zahnräder (23,24) im ständigen Eingriff mit der Getriebe-Ausgangswelle (27), auf der die Kardangelenke (25) sitzen, befindet, und dass in an sich bekannter Weise die Zahnräder (10, 12, 14 - 24) mittels auf ihren Nabenschultern sitzender Wälzlager in den die Ölbäder für die Zahnräder enthaltenden Zwischenwänden (42 - 47) des Getriebegehäuses (3) gelagert sind.